电机基础知识-直流电机原理

电机基础知识-直流电机原理

第二章

直流电机

电机基础知识-直流电机原理

本章教学目的：

1.了解直流电机主要结构，注意换向器和电 刷的作用； 2.熟悉直流发电机和电动机基本工作原理， 熟悉电枢反应，理解感应电势和电磁转矩这 两个机电能量转换要素的物理意义，掌握求 解它们的计算方法； 3.掌握直流电机的运行原理，电势、转矩平 衡方程式，以及不同励磁方式的直流电机的 工作特性；

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重点和难点

重点：直流电机的基本平衡方程式和工作 特性。 难点：电枢反应。

学时安排：8学时

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1-1、直流电机的工作原理及结构一、直流电机的工作原理 1、直流电动机的工作原理 2、直流发电机的工作原理 3、可逆原理 二、直流电机的主要结构

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一、直流电机的工作原理 1、直流电动机工作原理

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在电动机中换向器和电刷的作用

换向器和电刷的共同作用是： 1、保证了每个磁极下线圈边中的电流始终是一 个方向，使电动机能连续的旋转。 2、将刷间的直流电逆变成线圈中的交流电； 3、把外面不转的电路与转动的电路连接。 思考：若无换向器，会出现什么结果？

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2、直流发电机的工作原理

直流发电机工作原理

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分析 ωt=0°时，A端为☉,与之相接触的电刷B1为+, X端为⊕,与之相接触的电刷B2为-;当电枢旋转 了180°后，在上图b中ωt=180°时，X端旋转到 N极下，X端为☉,A端旋转到S极下，A端为⊕。

线圈AX地感应电势波形图

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换向器和电刷作用

从分析中可得出：N极下导体电势指向纸外，电刷 B1总为+;S极下导体电势指向纸内，电刷B2总为-, 不难看出，线圈中的电势是交流电势，而通过换向 器的作用，使电刷间的电势为直流电势。 换向器和电刷的共同作用：①将线圈中的交流电势 整流成刷间的直流电势；②把转动的电路与外面不 转的电路连接。 从刷间电势波形看，电势脉动很大，为了减小电势 的脉动程度，实际电机采用很多元件组成电枢线圈， 均匀分布在电枢表面，并按一定规律连接，刷间串 联元件数增多，脉动减小，就得到所需的直流电。

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电刷B1与B2间的电动势波形

电刷B1与B2间的电动势波形图

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3、直流电机的可逆性：

一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可 以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。如果用 原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流 电动势而作为直流发电机对负载供电；如果在电刷端 外加直流电压，则就可以带动轴上的机械负载旋转， 从而把电能转变成机械能，成为电动机。这种同一台 电机能作电动机或作发电机运行的原理，在电机理论 中称为可逆原理。

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二、直流电机的主要结构主磁

极 换向磁极 电刷装置 机座 端盖 电枢铁心 电枢绕组 换向器 转轴 轴承

定子

转子

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直流电机结构

直流电机结构图

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定子、转子和气隙

定子：在空中固定不动的部分(主磁极、电刷 等)称为定子。 转子：随转轴转动的部分(线圈、电枢铁芯、 换相器等)称为转子(或称为电枢)。气隙： 定、转子之间有一空隙，称为气隙。

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1、主磁极、换向极、电刷装置示意图

主磁极与换向极示意图

电刷装置图

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2、转子(电枢)

转子由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴等组成。 电枢铁芯一般用0.5mm涂过绝缘漆的硅钢片叠压而 成，作用是嵌放电枢绕组，同时它又是电机主磁路 的一部分。 电枢绕组

电枢绕组由绝缘导线绕制成的线圈(又称绕组元件)

按一定规律联接组成，每个元件两个有效边分别嵌放 在电枢铁芯表面的槽内，元件的两个出线端分别与两 个换向片相连。电枢绕组的作用是产生感应电势和电 磁转矩，是实现机电能量转换的枢纽。